Устройство для получения гремучего газа Советский патент 1993 года по МПК B23K5/00 C25B9/00 

Изобретение относится к устройствам для получения гремучего газа, преимущественно при газопламенной обработке материалов смесью газов, получаемой при электролизе воды и может быть использовано в машиностроении и других областях, где необходимо получить газопламенный нагрев деталей в широком диапазоне температур, охватывающем сварку, пайку и резку металлов.

Цель изобретения - повышение качества генерируемого газа путем его осушения и экономии электролита.

Это достигается тем, что устройство для получения гремучего газа, содержащее электролизер с электродами, в которых выполнены газоотводящие отверстия и соединенную с ним средством для выхода газа и подачи электролита напорную емкость, при этом газоотводящие отверстия в электродах

(Л

С

расположены выше средства для выхода газа и подачи электролита, снабжено осущи- телем в виде камеры, смонтированной на напорной емкости и соединенной с ней дросселирующим отверстием (или клапаном) и обратным клапаном для сброса конденсата. Средство выхода газа и подачи электролита может быть выполнено в виде единого канала, а газоотводящий патрубок выполнен в виде трубы с треугольным, прямоугольным или иным сечением.

На фиг. 1 представлено устройство для получения гремучего газа, на фиг. 2 -схема формирования пенной камеры; на фиг. 3 - форма рабочего сечения газоотводящего патрубка (варианты); на фиг. 4 - устройство для получения гремучего газа, выполненного со средством выхода газа и подачи электролита в виде единого канала.

00 Сл) 00 О

ел со

СА)

Устройство содержит электролизер 1, напорную емкость 2, охладитель 3. Электролизер содержит электроды 4 с газоотводя- щими отверстиями 5 и отверстиями б для подачи электролита. Электролизер соединен с напорной емкостью 2 газоотводящим патрубком 7 и подпитывающим патрубком 8. Электролизер и напорная емкость 2 заполнены электролитом 9. Напорная емкость 2 соединена с охладителем 3 посредством дросселирующего отверстия 10 (или клапана 11) и обратного клапана 12 для сброса конденсата.

Напорная емкость 2 заполнена электролитом 9 до уровня, обеспечивающего гашение обратного удара и компенсацию расхода воды в процессе работы, т.е. не менее, чем на 100 мм выше уровня электролита 9 в электролизере 1. Рабочее сечении А-А газоотводящего патрубка 7, заполненного электролитом 9, выполнено с возможностью обеспечения образования в электролизере 1 пенной камеры 13, верхний уровень 14, которой совпадает с нижней кромкой отверстий 5 в электродах 4.

Для заливки электролита 9 в напорной емкости 2 имеется заливная горловина 15.

Первоначальный уровень электролита 9 в электролизере 1 зависит от воздушного колокола 16, образующегося над зеркалом электролита 9 в электролизере 1 при заливке. Высота воздушного колокола 16 зависит от уровня расположения верхней кромки рабочего сечения А-А газоотводящего патрубка 7,

Устройство работает следующим образом. Перед включением устройства производят заливку электролита 9 через заливную горловину 15 в напорную емкость 2. По закону сообщающихся сосудов часть электролита 9 через подпитывающий патрубок 8 поступает в электролизер 1.

При включении устройства происходит электролиз воды из электролита 9. В начальный период работы увеличивается объем электролита 9 за счет его газонаполнения выделяющимся водородом и кислородом (гремучим газом). Пена, образующаяся при выходе пузырьков газа из электролита 9 скапливается в пенной камере 13. Гремучий газ накапливается в верхней части электролизера 1 - воздушном колоколе 16, при этом повышается давление и избыточный объем электролита 9 из электролизера 1 через отверстия для подачи электролита 6 и подпи- тывающий патрубок 8 перетекает в напорную емкость 2. При этом из рабочего сечения А-А патрубка 7 вытесняется часть

0

5

0

5

0

5

.0

5

0

5

объема электролита 9 и образуется проходное сечение 17 для выхода гремучего газа, причем уровень электролита 9 в электролизере Т и патрубке 7 будет определяться производительностью устройства и формой рабочего сечения А-А патрубка 7.

Гремучий газ, выходя из патрубка 7, поступает в электролит 9 напорной емкости 2. Уровень заливки электролита 9 в напорной емкости 2 обеспечивает гашение пламени в случае обратного удара. Проходя через электролит 9 напорной емкости 2, гремучий газ частично очищается от пены и брызг. Из напорной емкости 2 гремучий газ с оставшейся влагой поступает через дросселирующее отверстие 10 (или клапан 11) в охладитель 3. При этом гремучий газ расширяется в 1-,5-2,5 раза. За счет понижения давления происходит его охлаждение и конденсация находящейся в нем влаги, которая остается в охладителе 3, а гремучий газ направляется потребителю.

Конденсат накапливается в процессе работы устройства в охладителе 3, а при его выключении происходит снижение давления гремучего газа в напорной емкости 2 и обратный клапан 12 сбрасывает накопившийся конденсат в-тпорную емкость 2. В зависимости от производительности установки изменяется интенсивность выделения газовых пузырьков и брызг и, соответственно, изменяется высота пенной камеры 13. Профиль рабочего сечения А-А патрубка 7 выбирается таким образом, чтобы во всем диапазоне режимов работы электролизера 1 уровень пены 14 в пенной камере не превышал нижней кромки отверстий 5.

Площадь проходного сечения для газа 17 в патрубке 7 зависит от производительности электролизера 1. При постоянной производительности изменение формы рабочего сечения А-А патрубка 7 не влияет на величину площади S проходного сечения для газа 17, а высота уровня электролита Ы в электролизере 1 и патрубке 7 изменяется. Соответственно изменяется и высота верхнего уровня 14 пенной камеры 13. Форма рабочего сечения А-А газоотводящего патрубка 7 выбирается исходя из склонности электролита к пенообразованию и позволяет автоматически поддерживать верхний уровень 14 пенной камеры 13 не выше нижней кромки отверстия 5.

При соединении электролизера 1 с напорной емкостью 2 (фиг. 4) газоотводящий патрубок и подпитывающий патрубок могут быть функционально объединены в один канал 18, В этом случае форма канала 18 представляет собой один из вариантов формы рабочего сечения газоотводящего патрубка (см. фиг, 3). Часть канала 18, которая запол- I-ена электролитом 9, может иметь произ- Еольную форму и отверстия для подачи глектролита б должны располагаться выше к ижней кромки канала 18, но в той его части, юторая постоянно заполнена электролитом 9.

Пример. Предлагаемое устр9 ство использовалось в качестве генератора гремучего газа при водородо-кислороднои сварочной установки.

Проведены испытания образцов из стаи Ст 3 толщиной 2 мм, сваренных водоро- до-кислородным пламенем при расходе

орючей смеси 600 л/ч при различных переPI

падах давлений К -р- ;

де PI - давление газовой смеси в электро- изере. МПа;

Ра - давление газовой смеси в охлади- еле, МПа.

В качестве базы сравнения выбран ва- иант сварного шва, полученного при К 1 без осушения водородо-кислороднои сме- ;и).

Результаты испытаний приведены в аблице.

Из таблицы видно, что при К 1,5 вла- осодержание газовой смеси и степень вла- оотделения изменяются незначительно. Три этом прочность сварного шва превосхо- UIT прочность материала образцов (для ста- ш СтЗ - 417 МПа). Разрушение образцов троисходит по основному материалу. Угол изгиба превышает допустимый (для газовой ;варки-100°).

Оценка качества сварного шва при по- иощи ультразвукового дефектоскопа позво- тят сделать вывод о том, что размер, орактер и количество дефектов, опреде0

5

0

5

0

5

0

5

ленных в соответствии с ГОСТ 14782-86 в условных показателях соответствует 1 классу деффектности (для К 1.5).

Результаты проведенных испытаний подтверждают возможность применения предлагаемого устройства в качестве генератора гремучего газа для водородно-кисло- родных сварочных установок.

Формула изобретения

1. Устройство для получения гремучего газа, преимущественно при газоплазменной обработке материалов, содержащее электролизер с электродами, в которых выполнены газоотводящие отверстия, и соединенную с ним средством для выхода газа и подачи электролита напорную емкость, при этом газоотводящие отверстия в электродах расположены выше средства для выхода газа и подачи электролита, отличающее- с я тем, что устройство снабжено осушителем, выполненным в виде камеры, смонтированной на напорной емкости и соединенной с ней дросселирующим отверстием или клапаном и обратным клапаном сброса конденсата.

2. Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что средство выхода газа и подачи электролита выполнено в виде единого канала.

3. Устройство поп. 1,отличающее- с я тем, что средство для выхода газа и подачи электролита выполнено в виде газоотводящего патрубка, расположенного в верхней части устройства, и подпитывающего патрубка, смонтированного в его нижней части.

4. Устройство по п. 3, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что газоотводящий патрубок выполнен в виде трубы цилиндрического или многогранного сечения.

Продолжение таблицы

Использование: при газопламенной обработке и других работах, где в качестве горючего газа применяется гремучий газ. Сущность изобретения: устройство состоит из электролизера, соединенной с ним напорной емкости и осушителя. Осушитель выполнен в виде камеры, установленной на напорной емкости и соединенной с ней дросселирующим отверстием или клапаном. Для сброса конденсата в камере предусмотрен обратный клапан. Электролизер и напорная емкость могут быть соединены между собой единым каналом или газоотво- дящим и подпитывающим патрубками, один из которых расположен в верхней части, а другой - в нижней части устройства. Газоот- водящий патрубок может быть выполнен в виде трубы цилиндрического или многогранного сечения. 3 з.п.ф-лы, 4 ил, 1 табл.

Л

Ху Я Р х /- .,

Фиг, {

ФМР. 2

Фиг, 3

ФИГ. 4